对于预制夹心三明治保温外墙，是近十年国内装配式建筑发展过程中兴起的“结构保温一体化技术”，可以有效解决外墙保温脱落和防火问题的技术手段，其中的保温连接件（或称为“保温拉结件”），是夹心墙板的关键产品，要求高强度和低导热性，FRP复合材料可以符合这一要求。

部分建筑设计过程中，可能采用金属连接件，金属穿透保温层可能形成冷热桥，在保温节能要求越来越高的情况下，热桥的损失不可忽视；但是在实际工程中，普遍没有对冷热桥损失进行计算，而是采用某个系数进行调整，这是典型的错误。即使是在一些标准和图集中，也延续了这一错误做法。

本文通过对试验结果的对比分析，说明了金属连接件、混凝土联通桥形成的冷热桥不可忽视，对于节能标准的制定和具体的工程实践，具有参考意义。

在民用建筑的外墙节能中，墙体的传热系数是衡量保温隔热性能的关键指标 之一，不同的材料具有不同的导热系数，材料导热系数越低表示在材料中热量传 递越缓慢，一般来说外墙都是由多层不同的材料构成，因此墙体的传热性能用传 热系数或者热阻值指标来衡量（传热系数K与热阻值R成反比），R值越高（K 值越低）代表保温隔热性能越好。相反地，R值越低（K值越高）代表保温隔热 生能越差，建筑工程在外墙节能上的投入，可以理解为花钱提高墙体的热阻，是 为了创造长期的节能效益；在各层墙体所用材料和构造的厚度确定以后，墙体的 传热系数和热阻值可以通过计算获得，其传热性能指标也可以通过实验进行检 测。

在实际工程中，由于建筑构造的要求，墙体由多种不同材料的层片组成，如 承重层、保温层、装饰层组合成为一道墙体，多层构造之间需要通过拉结件（或 称为“连接器”）进行连接。如果室外悬挑阳台和空调板等需要伸入到室内才能 获得受力的支撑，就会穿过墙体的保温层，穿过的部位就成为联通室内外的“桥”， 尽管保温层隔绝了大部分的室内外构造，提高了墙体的热阻，但是这些“桥”就 成为了室内外热量交换的热桥。局部的热桥就像一个装水的玻璃杯上被开了孔洞 样，会使水流干，只是墙体中热桥的存在所导致的能量流失过程难于直接观察， 也难以分析计算和检测，因此很容易被人忽视，事实上对墙体的热工性能影响很 大。 热桥的存在不但会降低墙体的热阻，导致长期的能耗损失，同时在一定温差 和湿度条件下，会导致室内空气中的水分冷凝结露，甚至结霜，导致霉菌生长 不利于影响室内环境健康，因此在建筑设计时，应该重视外墙热桥的治理。

告件的导热性能对夹心保温外墙板热工性能

路灯标准属和GFRP材料拉结件热桥损失率的

2、对金属和GFRP材料拉结件热桥损失率的分析 众所周知，GFRP是由玻璃纤维和高分子树脂制成的复合材料，其导热性能 介于玻璃和塑料之间，导热系数为0.4W/m.K左右，不锈钢材料的导热系数为 17W/m.K左右，两者的热导率相差40倍左右，因此不锈钢拉结件的传热会明显 高于GFRP拉结件，其热桥效应不容忽视。普通钢材的导热系数更是高达50OW/m.K 左右，因此更不能用作制造保温拉接件的材料

表1不锈钢拉接件和GFRP拉结件夹心保温外墙板热工性能对比

对比两个实验报告的测试数据可以发现，虽然采用不锈钢拉接件的墙板比 GFRP拉结件的墙板混凝土厚度增加了80mm，且拉结件的截面积少了1/3，但是 由于不锈钢的热导率很高，墙板的传热系数比GFRP夹心保温外墙板增大了 29.6%，差异非常之大。 这就意味着，尽管不锈钢拉接件的截面积只有夹心保温外墙板面积的 0.02%，但是由于不锈钢热桥的存在，墙板的热工性能下降了30%之多，这似乎 很难让人理解。大多数的人都会认为：保温材料只是被拉结件占去了不到0.029 的面积，热桥的损失应该也是在0.02%左右，那么前面实验报告的结论应该怎么 解释？其实道理很简单，用保温材料来隔绝热量交换，类似于我们用杯子盛水一 样，热桥就相当于在底部开了“小孔”，由于水流损失是持续的，即使小孔的面 积不到杯子表面积的1%，也可以让杯子里面的水流光。而且墙板混凝土的表面 积很大，扩大了热桥与空气进行热交换的面积，进一步加速了热量的流失，东北 彦语“针尖大的洞，斗大的风”说的就是这一现象。 从这一检测结果对比情况看，如果在夹心保温外墙板的各层构造厚度基本 相同的情况下，采用不锈钢保温拉结件，比GFRP的热工性能下降了30%，在国 内对建筑节能要求越来越高的情况下，这30%的节能差距不容小。 3、美国试验研究的简介。 美国0akRidge国家实验室建筑技术中心在2001年对不同构造的夹心保温 外墙板进行了热工性能检测，用于研究墙体热性能受连接墙体两层混凝土的金属 或者纤维复合连接器影响，并发布了研究报告（图5）

国OakRidge国家实验室建筑技术中心检测场景

5美国OakRidge国家实验室建筑技术中心检测

图6研究报告测试结果数值的附表

保温厚度和拉结件连接方式情况如表2： 表2各测试墙板保温厚度及拉结件情况汇总表

2各测试墙板保温厚度及拉结件情况汇

置进行测试，该测试方法的测量误差约为8%。

置进行测试，该测试方法的测量误差约为8%。 （2）夹心保温外墙板的稳态和动态热箱测试结果对比 此试验研究中，1#~4#测试墙板的混凝土和保温厚度均一致，只是使用的保 温拉接件形式不同，也就是所形成的热桥与差别，通过测试结果可以对比反映不 司的拉结件所形成的热桥损失，由于美国使用F和ft、Btu作为温度和尺寸、热 量单位，为了方便国内读者参考，根据其试验检测结果，翻译和换算结果摘录如 下表 3（1h.f.2.°F/Btu=0.1761m.K/W）

表3各测试墙板热阻测试结果对比表（小数点后保留两位）

在以上表格中，我们假定采用GFRP保温拉结件的1#墙板热阻值为100%：2# 墙板采用了碳钢拉接件，导致墙板热阻下降25%；3#墙板采用混凝土肋穿过保温， 导致墙板热阻下降40%；4#墙板同时采用碳钢金属拉结件和混凝土肋穿过保温， 导致墙板的热阻下降50%。 从以上试验检测结果可以看出，金属拉结件和混凝土穿过保温板时，虽然所 形成的热桥面积只有墙板面积的0.0250.26%，也会导致墙板的热工性能下降 25%50%，墙板的热阻值就是人们花钱所购买得到的保温隔热性能，如果保温拉 接件设计有问题，一旦形成了热桥就会极大地降低墙板热工性能，不但损失了投

资成本，还会造成长期的能源浪费，因此，在进行建筑节能设计时，不能够忽视 热桥的影响。 4、夹心保温外墙热桥损失对节能设计的影响分析 通过前面两个检测报告的对比以及美国对夹心保温外墙板热桥试验研究的 报告可以看出，热桥的存在会导致墙板热工性能指标下降，为了满足正常的建筑 节能要求，在对夹心保温外墙板设计时，应该注意哪些问题？ 首先，应该重视保温拉接件的选型。根据常识，金属材料具有较高的导热性 能，应该尽量选用导热系数较低的GFRP保温拉接件，有利于彻底消除热桥。 如果采用金属材质制作的保温拉接件，应尽量选用导热系数较低的不锈钢材 料，可以比普通碳钢减少1/2~2/3左右的热桥损失。 其次，阳台和空调板由于受力要求，钢筋和混凝土往往要穿过夹心保温外墙， 也会形成较大的热桥，当室内外温差较大时，甚至会引起局部冷凝结露或墙体发 霉，应该采取措施进行治理。通过以上分析，只要有不到3%的墙板保温缺失， 形成的内外混凝土联通，就会使墙板的保温性能下降40~50%，一般阳台和空调 板的热桥面积分别占墙板的6~7%和2%左右，必须引起重视，应该采取措施避免 联通桥对墙板的保温性能影响，如采用哈芬的阳台断桥连接器，隔绝阳台板与室 内的热交换（见图7）。必要时，也可以将空调板改为不锈钢室外支架，直接挂 装在外叶墙上，既轻便也有利于施工，并节省造价。

图7德国哈芬的热断桥阳台构造 另外，通常门窗洞口部位往往是墙体热阻的薄弱环节，容易形成热桥。对夹 心保温外墙板的设计，应该用保温材料完全阻断内外层混凝土的连接。除了门窗 的节能性达标以外，门窗洞口的构造方法非常重要，夹心保温外墙板的内外表面 温度不同，因此产生的热胀冷缩也有差异，应该用保温层完全隔开，如果在洞口 部位把混凝土联通，不但会存在严重的热桥，同时也无法避免联通桥混凝土的开 裂，上海地区大量三明治外墙曾经采用钢筋混凝土封边，所出现的问题也证实了 这二点，因此设计时应该尽量避免室内外混凝土联通

三、采用不同类型拉接件的夹心保温外墙板热桥对比计算分析

机电标准规范范本三、采用不同类型拉接件的夹心保温外墙板热桥对比计算分析

图8美国Thermomass的门窗洞口构造做法

假设有三个实心山墙的尺寸均为3600*2800mm，采用200厚混凝土内叶墙 +50厚XPS+50厚混凝土外叶墙”构造的夹心保温外墙，如果分别采用Thermomass 载面5*10mm的GFRP保温拉结件和截面直径8mm不锈钢保温拉接件、碳钢拉结件 制作，布置间距均为500*600mm，试分别计算三个墙板的热阻值和热桥造成的热 阻值损失率。（导热系数取值：混凝土为1.28W/m.K，XPS为0.03W/m.K，GFRP 为0.4W/m.K，不锈钢为17W/m.K，普通碳钢为48W/m.K。） （1）GFRP夹心保温外墙板的热工性能指标计算

对于不锈钢拉接件的热阻值损失率，计算为10.2%，与国外的技术经验基本 吻合，而国内试验检测却高达30%，几乎接近普通碳钢拉结件的理论计算值，出 现了较大的差异，经过分析，可能是由于不锈钢材质不同所致。 四、热桥治理对于建筑节能的意义

1、我国建筑外墙的节能发展情况

我国任何气候的地区，也适用于多雨和台风地区，详见深圳市住建局《深圳市 C建筑外墙节能集成技术研究》课题报告，本文不再赞述 2、夹心保温外墙板热桥治理的意义 随着国内装配式建筑的兴起，夹心保温外墙的应用越来越广泛，这一技术应 用成功的关键是保温拉结件的设计、选型，通过前文的对比试验和计算分析可以 发现，热桥对于夹心保温外墙板的热工性能影响非常大，特别是金属材料保温拉 接件所形成的热桥，会使墙板的热阻损失高达10~30%，楼板和阳台等混凝土联 通桥形成的热桥更是高达4050%，使业主在外墙保温节能方面造成巨大的浪费 有必要进行治理。 我国的建筑节能经历了节能30%、节能50%、节能65%几个阶段，北方地区 已经上升到节能75%的标准，每一次标准的提升，都是在前一标准的节能基础之 上提高了30%的要求，如果不重视热桥的影响，一旦热桥损失过大，就会使保温 节能成为自欺欺人的“安慰性计算”，而实际效果却大打折扣。 南方地区由于没有采暖的要求，节能主要体现在节省空调的电耗方面，如果 外墙存在较大的热桥，同样地会大大降低节能的效果；如果东、西墙体的蓄热能 力较强，由于白天外墙表面的温度已经非常高，即使是在夜晚也还会大量消耗空 调能源，因此热桥治理对于南方地区同样重要。 最有效的措施就是尽量避免内外叶墙的钢筋和混凝土形成联通，联通材料只 能使用导热系数较低的高强度材料，才能防止造成热桥损失，达到较高的热阻和 较低的墙体传热系数，真正地实现节能目的。 五、总结 1、在夹心保温外墙板设计时，必须采用有一定强度的结构性材料穿透保温 层时，由于热桥而产生的热阻损失率，并不与热桥面积率成正比，而与穿透材料 的导热系数关系很大。热桥的导热系数越大，损失率越大，反之则越小。 2、连接内外叶墙板保温拉接件宜采用GFRP等低导热系数的高强度材料制 作，所形成的热桥损失小于1%，可以忽略不计。 3、如果采用金属材料保温拉结件（不锈钢、普通碳钢），即使拉结件总面 积达到墙板总面积的0.20.3%时，金属拉结件热桥会导致墙板传热系数增大 030%，不容忽视，应该适当加厚保温厚度

4、不锈钢材料的种类很多，并且化学成分和分子结构的差异会造成导热系 数变化很大，对用于制作保温拉结件的不锈钢材料，应该进行导热系数检测，提 供其热工参数后方可计算。 5、如果有钢筋混凝土穿过夹心保温外墙板保温层时，会形成严重的热桥， 当热桥的面积达到墙板面积的3%左右时，将造成墙板热阻值下降40~50%，在对 夹心保温外墙板设计时，应对热桥影响进行分析，经计算确定保温厚度，并进行 结露验算。 6、在采用夹心保温外墙的装配式建筑中，对于阳台、空调板的热桥影响槽钢标准， 如果不采用断桥措施，应该计算热桥损失。（正文完）